电阻点焊装置、复合电极以及电阻点焊方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电阻点焊的技术，特别是，设及对包括层叠起来的多个金属板的板组 进行焊接的电阻点焊装置。另外，本发明设及用于该电阻点焊的复合电极W及电阻点焊方 法。
【背景技术】
[0002] W汽车为首的输送用机械、工业用机械等由多个结构件构成。在多数情况下，在制 造结构件时可使用电阻点焊（W下也简称为"点焊"）。
[0003] 通常，点焊按照W下运样进行。作为原材料准备板组。板组具有多个金属板层叠起 来的部分。接着，利用一对电极夹持板组，将各电极按压于板组。然后，一边通过各电极的按 压来对板组进行加压，一边对电极之间施加电流。由此，在板组中，随着电极的加压，邻接的 金属板彼此接触，在该接触区域W及其附近的区域流动有电流。运些区域因由电阻产生的 焦耳热而烙融，烙融的区域凝固而形成烙核。由于烙核的形成，板组的金属板彼此接合而接 在一起，制造结构件。
[0004] 作为电极，可使用扁平型电极头、DR(双3:歹方瓜7-瓜）型电极头、SR(单R:シシ ク/レア一/レ)型电极头等。扁平型电极头是圆柱状，且具有平坦的顶端面。DR型电极头是顶 端部呈凸形状突出的大致圆柱状，且其顶端面形成为曲率半径较大的凸曲面。SR型电极头 是大致圆柱状，且具有曲率半径较大的凸曲面的顶端面。
[0005] 近年来，结构件的轻量化得到推进，作为构成板组的金属板，采用高张力钢即所谓 的高强度钢材的情况较多。高强度钢材、特别是抗拉强度为590MPa~780MPa级W上的高强 度钢材(W下也称为"超高强度钢材"）难W塑性变形，电阻大。
[0006] 因运样的材料性质，在超高强度钢材的点焊中，存在对电极施加的焊接电流值的 适用范围下也称为"适用电流范围"）变窄的倾向。适用电流范围是指从可获得根据设计 规格设定的基准烙核直径的最小的电流值到不产生喷瓣的最大的电流值为止的电流值范 围。适用电流范围越宽，对点焊的稳定操作W及确保烙核直径越有利。
[0007] 另外，在超高强度钢材中，点焊的接头的强度难W提高。例如，当母材（高强度钢 材)的抗拉强度超过590~780MPa时，作为焊接接头强度之一的剥离方向上的抗拉强度即所 谓的交叉抗拉强度（Cross-Tension S化ength:CTS)不仅不会提高，反倒是存在降低的倾 向。
[0008] 因而，在超高强度钢材的点焊中，适用电流范围变窄W及CTS降低成为问题，要求 在扩大适用电流范围的同时提高焊接接头强度。
[0009] 作为谋求适用电流范围的扩大的对策，想到了在将电极按压于板组时提高加压 力、或在对电极之间施加电流时W多阶段进行通电。但是，提高加压力的方法在装置的刚度 方面上存在极限。另外，当进行多阶段通电时，焊接时间增加，生产率降低。因而，运些对策 均缺乏实用性。
[0010] 另一方面，作为谋求焊接接头强度的提高的对策，想到了在形成烙核之后进行追 加的后续通电、或谋求烙核直径的扩大。后续通电使所形成的烙核回火软化而改善其初性。 由此，可谋求焊接接头强度的提高。但是，当进行后续通电时，结果焊接时间增加，生产率降 低。因而，后续通电缺乏实用性。
[0011] 另外，烙核直径的扩大有效地帮助焊接接头强度提高。其原因在于，与烙核直径的 扩大相应地，焊接接头强度提高。作为谋求烙核直径的扩大的对策，想到了 W多阶段向电极 之间通电、或扩大电极顶端面的直径。但是，多阶段通电是使烙核的生长逐渐进展的处理， 焊接时间增加，生产率降低。因而，多阶段通电缺乏实用性。
[0012] 电极顶端直径的扩大存在W下所示的问题。例如，在采用扁平型电极头作为电极 的情况下，需要使扩大后的平坦的顶端面与板组均匀地接触。因此，对电极顶端面的平坦度 要求极高的尺寸精度。另一方面，在采用DR型电极头作为电极的情况下，需要使扩大后的凸 曲面的顶端面较大程度地压入板组而在整个区域与板组接触。但是，当压入量变大时，产生 翅离，通电路径受到限制，因此，烙核直径的扩大存在极限。因而，在扁平型电极头、DR型电 极头等的情况下，很难说是电极顶端直径的单纯扩大具有实用性。
[0013] 相对于运些措施，在日本特开2012-55896号公报(专利文献1)提出了根据另一观 点谋求烙核直径的扩大的技术。专利文献1公开了一种电阻点焊装置，该电阻点焊装置包 括:一对主电极，其W将板组夹在彼此之间的方式相对；W及圆环状的辅助电极，其W包围 该主电极中的一个主电极(为了方便说明，W下也称为"第1主电极"）的方式配置。在专利文 献1中所公开的技术中，将辅助电极的极性设为与第1主电极的极性相反的极性，对一对主 电极之间W及第1主电极和辅助电极之间施加电流。由此，电流除了在主电极之间流动之 夕h电流也在第1主电极和辅助电极之间流动。
[0014] 在第1主电极W及辅助电极所接触的金属板的厚度较薄的情况下，该较薄的金属 板和与其邻接的金属板之间的接触区域靠近第1主电极W及辅助电极，因此，电流在该接触 区域中大范围地流动。作为其结果，在专利文献1中，形成烙核直径较大的烙核。
[0015] 但是，在专利文献1所公开的技术中，在第1主电极W及辅助电极所接触的金属板 的厚度较厚的情况下，烙核直径不会变大。其原因在于，厚度较厚的金属板和与其邻接的金 属板之间的接触区域远离第1主电极W及辅助电极，在该接触区域中流动的电流的通电范 围不宽。
[0016] 现有技术文献 [0017]专利文献
[001引专利文献1:日本特开2012-55896号公报
【发明内容】
[0019] 发明要解决的问题
[0020] 如上所述，在超高强度钢材的点焊中，要求扩大适用电流范围并且提高焊接接头 强度。不过，上述对策均不具有实用性。另外，在焊接接头强度的提高方面扩大烙核直径是 有效的，但烙核直径的扩大即使采用所述专利文献1所公开的技术也是不充分的。
[0021] 本发明的目的在于提供具有如下特性的电阻点焊装置、复合电极W及电阻点焊方 法：
[0022] ?在超局强度钢材的点焊中，扩大适用电流范围；
[0023] ?在超高强度钢材的点焊中，提高焊接接头强度。
[0024] 用于解决问题的方案
[0025] 本发明的一实施方式的电阻点焊装置是用于对板组进行电阻点焊的装置，该板组 包括层叠起来的多个金属板，其中，
[0026] 该电阻点焊装置具有一对复合电极，该一对复合电极W将所述板组夹在彼此之间 的方式相对配置。
[0027] 所述一对复合电极中的各复合电极包括：
[0028] 电极体，其为棒状，且顶端面与所述板组接触并被按压于所述板组；
[0029] 刚性体，其是具有供所述电极体插入的贯通孔、且顶端面与所述板组接触并被按 压于所述板组的刚性体，其包括相对于所述电极体绝缘的导电体；W及
[0030] 弹性体，其与所述刚性体的后端相连结，随着所述电极体W及所述刚性体的向所 述板组的按压而对所述刚性体施加按压压力。
[0031] 在上述的电阻点焊装置中，能够设为所述刚性体的所述顶端面的局部或全部是导 电体的结构。
[0032] 在上述的电阻点焊装置中，优选的是，所述刚性体是圆筒状。也能够设为所述刚性 体的所述顶端面的内周缘的形状是圆形、所述顶端面的外周缘的形状是楠圆形、长圆形或 大致四边形的结构。
[0033] 在上述的电阻点焊装置中，能够设为所述弹性体是压缩螺旋弹黃的结构、或设为 所述弹性体是圆筒状的树脂成形体的结构。
[0034] 上述的电阻点焊装置均优选的是，所述电极体的所述顶端面的外周缘和所述刚性 体的所述顶端面的内周缘之间的间隔是7mm W下。
[0035] 上述的电阻点焊装置均优选的是，具有用于对所述刚性体进行冷却的冷却机构。
[0036] 本发明的一实施方式的复合电极是用于板组的电阻点焊的复合电极，该板组包括 层叠起来的多个金属板，该复合电极包括：
[0037] 电极体，其为棒状，且顶端面与所述板组接触并被按压于所述板组；
[0038] 刚性体，其是具有供所述电极体插入的贯通孔、且顶端面与所述板组接触并被按 压于所述板组的刚性体，其包括相对于所述电极体绝缘的导电体；W及
[0039] 弹性体，其与所述刚性体的后端相连结，随着所述电极体W及所述刚性体的向所 述板组的按压而对所述刚性体施加按压压力。
[0040] 在上述的复合电极中，能够设为所述刚性体的所述顶端面的局部或全部是导电体 的结构。
[0041] 在上述的复合电极中，优选的是所述刚性体是圆筒状。也能够设为所述刚性体的 所述顶端面的内周缘的形状是圆形、所述顶端面的外周缘的形状是楠圆形或大致四边形的 结构。
[0042] 在上述的复合电极中，能够设为所述弹性体是压缩螺旋弹黃的结构、或所述弹性 体是圆筒状的树脂成形体的结构。
[0043] 上述的复合电极均优选的是，所述电极体的所述顶端面的外周缘和所述刚性体的 所述顶端面的内周缘之间的间隔是7mm W下。
[0044] 上述的复合电极均优选的是，具有用于对所述刚性体进行冷却的冷却机构。
[0045] 本发明的一实施方式的电阻点焊方法是对板组进行电阻点焊的方法，该板组包括 层叠起来的多个金属板，该电阻点焊方法包括第1工序、第2工序和第3工序运一连串的工 序。
[0046] 在第1工序中，将棒状的第1电极体和棒状的第2电极体W将所述板组夹在彼此之 间的方式相对配置，并且使第1刚性体和第2刚性体相对配置，该第1刚性体具有供所述第1 电极体插入的贯通孔，该第1刚性体的后端